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生物奥林匹克竞赛辅导(二)





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植物器官

植物体一般由器官组成,而器官则 由不同的组织组成。不同的器官有不同 的形态结构和生理功能。被子植物的主 要器官有根、茎、叶、花、种子和果实。

其中花、种子和果实与植物的繁殖有关, 称为生殖器官;而根、茎、叶担负植物 营养物质的吸收、制造和运输等生理功 能,因此称为营养器官。营养器官由种 子发育而来,当种子萌发时,胚根突破 种皮形成根系,而胚芽则发育成茎叶。



根系的发生和类型

1.定根和直根系
种子植物的第一个根 是种子内的胚根突破种皮 而形成的,称为主根或直 根。根产生的各级分支都 形成侧根。主根和侧根都 有一定的发生位置,因此 又合称为定根。 直根系:凡主根粗壮 发达,主根和侧根有明显 区分的根系称为直根系

2.不定根和须根系
由植物的茎、叶、 老根等处形成的根叫不 定根。 须根系主要是由茎 基部产生的不定根组成 的根系。它的主根生长 缓慢或停止生长。 如 水稻,小麦,玉米等。

根的结构

根由根尖和次生根(老根)组成,从 根的顶端到有根毛的一段叫根尖,根毛处 往上一直到与茎交界处为老根(次生根)。 从纵切面看,根尖从顶端起可依次分为根 冠、分生区、伸长区和根毛区(成熟区)四 个区。各区的生理功能不同,细胞的形态 结构也不同。除根冠与分生区之间的界限 较明显外,其他各区细胞分化是逐渐过渡 的,并无严格界限。

根的初生结构

根的成熟区的各种结构都是由初生分生组 织分化而来的,因此也称为初生结构。由外至 内明显地分为表皮,皮层和中柱三个部分。

表皮包围在成熟区的最外方,常 由一层细胞组成。表皮细胞的细胞壁 与角质膜均薄,适宜水和溶质渗透通 过,部分细胞的细胞壁还向外突出形 成根毛,以扩大吸收面积,对幼根来 说,表皮的吸收作用显然比保护作用 更重要,所以根表皮是一种薄壁的吸 收组织。

皮层位于表皮与中柱之间,它是由基本分生 组织发育而来的多层薄壁组织细胞组成,有些植 物的皮层最外一层或数层细胞形状较小,排列 紧密,称为外皮层,当根毛枯死表皮脱落时, 外皮层细胞壁栓化起暂时性保护作用。皮层最 内方的一层细胞叫内皮层,其细胞排列紧密, 各细胞的径向壁和上下横壁有带状的木化和栓 化加厚区域,称为凯氏带。内皮层的这种特殊 结构阻断了皮层与中柱间的胞间隙、细胞壁等 质外体运输途径,进入中柱的溶质只能通过原 生质体,使根的吸收有选择性。

中柱是皮层以内的中轴部分,可 分为中柱鞘、初生木质部、初生韧皮 部和薄壁细胞,少数植物还有髓。 中柱鞘 位于中柱最外层,外接内皮层,通 常由一层薄壁细胞组成,少数植物可有 二层或多层细胞。根的中柱鞘有潜在 的分裂性能,可产生侧根、木栓形成层 和维管形成层等部分。

初生木质部
初生木质部位于根的中央,主要由导 管和管胞组成。在横切面上呈辐射状,有 几个辐射角就叫几原型的木质部,紧接中 柱鞘内侧的细胞先分化成环纹或螺纹导管 组成的原生木质部;位于原生木质部内侧 的细胞后分化成梯纹,网纹或孔纹导管组 成的后生木质部,初生木质部这种分化方 式称为外始式。

初生韧皮部
初生韧皮部形成若干束分布于初生 木质部辐射角之间,其发育方式也是外始 式。原生韧皮部常缺少伴胞,而后生韧皮 部主要由筛管与伴胞组成,只有少数植物 有韧皮纤维存在。木质部和韧皮部是由多 种细胞组成的一种复合组织,但起主要作 用的是筛管和导管这些长管状细胞,所以 我们将它们称为维管组织。

薄壁组织
薄壁组织分布于初生木质部与 初生韧皮部之间,在根进行次生生 长时,发育成维管形成层的主要部 分。少数双子叶植物中央由于后生 木质部没有继续向中心分化,而形 成薄壁细胞组成的髓。

侧根的产生

主根或不定根开始初生生长不久, 就开始 产生侧根,侧根上又能依次再长出各级侧根。侧 根的形成增加了根的吸收面积和根的支持作用。 侧根的起源属于内起源,在侧根开始发生时, 母根中一定部位的中柱鞘细胞恢复分裂能力, 其顶端分化为生长点和根冠,后面部分化成的输 导组织与母根维管柱相连。最后,穿过母根的 皮层和表皮形成侧根。侧根多起源于根毛区中 柱鞘的一定部位.二原的根中,发生在初生木 质部与初生韧皮部之间;三原型和四原型的根 正对初生木质部;多原型的根正对初生韧皮部。

根瘤与菌根
植物的根系分布于土壤中,它们 和土壤中的微生物有着密切的关系, 其中有些土壤微生物能侵入某些植物 根部,与宿主建立互助互利的共生关 系,种子植物和微生物之间的共生关 系,最常见的为根瘤和菌根。

根瘤
根瘤是根瘤细菌侵入豆科植物根部细胞而形 成的瘤状共生结构。在这种共生关系中,豆科植 物为根瘤提供有机物、矿物质和水,而根瘤菌则 可将空气中的N2转变为氨供豆科植物利用。豆科植 物的根瘤形成过程如下: 豆科植物根分泌一些物质吸引根瘤菌到根毛 附近,随后根瘤菌产生分泌物使根毛卷曲、膨胀, 并使根毛顶端细胞壁溶解,根瘤菌经此处侵入根 毛,并在根毛中滋生,聚集成带,其外被黏液所 包,同时根毛细胞分泌纤维素包在菌带和黏液外 方并在根的皮层处迅速繁殖,促使皮层细胞迅速 分裂,形成根瘤。

菌根
菌根是高等植物根与某些真菌的共生体。 菌根所表现的共生关系是真菌能增加根对水和 无机盐的吸收和转化能力,而植物则把其制造 的有机物提供给真菌。菌根有外生菌根、内生 菌根和内外生菌根。 外生菌根:真菌的菌丝大部分生长在幼根 的表面,形成菌根鞘,只有少数菌丝侵入表皮 和皮层细胞的间隙中,但不侵入细胞的原生质 中。具有外生菌根的根,其根毛不发达或没有 根毛,菌丝在根尖外面代替根毛的作用。许多 木本植物如松、水杉、山毛榉有外生菌根。

鳞柄口蘑

马 勃

橙盖鹅膏菌

内生菌根:真菌的菌丝,通过表皮进 入皮层的细胞腔内,菌丝在细胞内盘旋扭 结。内生菌根主要有促进根内的物质运输、 加强根的吸收机能,如兰科、桑属、银杏 有这种菌根。 内外生菌根:植物幼根的表面和生活 细胞内均有真菌的菌丝存在,如柳属、苹 果等植物有这种菌根。

根的变态
植物的根都有一定的生理功能和 形态结构,通常易于辨识。 有些植物 的营养器官,适应不同的环境行使特 殊的生理功能,其形态结构发生可遗 传的变异,这种现象叫变态。

肉质直根
由下胚 轴和主根发 育而来,植 物的营养物 质贮藏在根 内以供抽茎 开花时用。

块 根
由不定根 或侧根发育而 来,根的细胞 内也贮藏了大 量淀粉等营养 物质。

支持根
一些植物从 近茎节上出现不 定根伸入土中, 能支持植物体的 气生根。

攀援根
一些植物的 茎柔弱不能直力, 茎上生出不定根, 以固着上支持物 表面而攀缘上升。

寄生根
有些寄生 植物的茎缠绕 在寄主茎上, 它们的不定根 形成吸器,侵 入寄主体内, 吸收水分和无 机养料,这种 吸器称为寄生 根。

呼 吸 根
一些生长在沿海或沼泽地带的植物产 生一部分向上生长的根,适宜输送空气称 呼吸根。

根的生理功能
根是植物适应陆地生活,一般分布 于地下的营养器官。根系的主要生理功 能是吸收土壤中的水和溶解在水中的无 机营养物,并能固定植物。此外,有些 植物的根系还有储藏营养物和利用不定 芽来繁殖的作用。


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